Спектрофотоэлектрический датчик Советский патент 1992 года по МПК A61B5/02 

3

Ё

Использование: исследование внутренних органов человека, например мозга. Сущность изобретения: в датчике, содержащем корпус с отверстием, в котором размещены источник света и фотоэлемент, установлено несколько источников света, расположенных на внутренней трубке и отделенных изолирующей непрозрачной перегородкой от фотоэлемента. Фотоэлемент и источники света установлены на одной оси вдоль внутренней трубки на токопроводя- щих шинах с угловыми выступами, причем перпендикуляры, восстановленные к площадкам угловых выступов, пересекаются на расстоянии 1-4 мм от боковой поверхности корпуса. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к фотоплетизмографии и фотооксигемометрии, и предназначено для исследования внутренних органов человека, например, мозга.

Известен измеритель кровотока 1, содержащий в подложке углубления, на дне которых установлены светоизлучагощий элемент и фотоприемник, вокруг углубления имеется кольцевой выступ. Углубления залиты прозрачной смолой, после отверждения которой образуются выпуклые линзы.

Конструкция измерителя кровотока не позволяет использовать его в качестве глубинного идентификатора тканей, что ограничивает область его применения и является недостатком.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оптоп- летизмографический датчик, содержащий

источник излучения, расположенный в углублении, боковая поверхность которого со- держит светоотражающий экран, и фотоприемники, расположенные в коакси- ально расположенных углублениях.

Использовать датчик для глубинных исследований тканей организма человека нельзя, так как на его внешней поверхности расположены токопроводящие шины, что ограничивает его область применения и является недостатком. Недостатком также является использование для исследования образцов светового излучения в одном из диапазонов спектра, что ограничивает разрешающую способность датчика.

Цель изобретения - повышение точности диагностики за счет измерений в широком диапазоне длин волн излучения.

На чертеже представлен спектрофото- метрический датчик, разрез.

2

00

VI о о

На чертеже обозначены: 1 - корпус датчика (медицинская игла) с вырезом, 2,3 - непрозрачные Т-образные перегородки, 4 - металлическая экранирующая трубка, 51,52 - токопроводящие шины, б - фотоэлемент, 7i,72,...,7n - источники света, 8-10 - проводники, А - точка пересечения базовой оси с осью, проходящей через максимум диаграммы направленности фотоэлемента, Во-Вз - точки пересечения базовой оси с осями, проходящими через максимумы диаграмм направленностей крайних источников света, С - точка пересечения осей, проходящих через максимум диаграмм направленности фотоэлемента б и источников 7i, 72,...,7n света. Отрезки АС и ВС равны между собой. Угол АВ С 90°.

Корпус 1 выполнен из тонкостенной иглы малого диаметра (диаметр 0,8-2,0 мм) с вырезом 2 для размещения на токонепрово- дящей, непрозрачной площадке 3 с перегородкой на одной линии фотоэлемента б и кристаллов светодиодов 7i,72,...,7n, которые крепятся на токопроводящих шинах 5i и 5а. Форма (профиль) токопроводящих шин задает пространственное положение фотоэлемента и источников света и ориентацию их диаграммы направленности. Проводники 8 от фотоэлемента 6 и шины 5 пропущены через экранирующую трубку меньшего диаметра, чем корпус. Общий провод 9 светодиодов и проводники 10 подпаяны соответственно к шине 52 и излучающим поверхностям светодиодов 7i,727П.

Источник 7i,727П света размещают

на то ко проводя щей шине в соответствии с возрастанием длины волны максимума диаграммы направленности в следующей последовательности: ближайшим к перегородке на позиции В устанавливают источник зеленого света (в опытных образцах ал.мякс 565 нм), затем - желтого света (в опытных образцах аж.макс 583), затем - красного света (в опытных образцах ак.макс 650 нм), и завершающим на позиции В - инфракрасный источник (в опытных образцах Оа.макс 830 нм). Более удалены от исследуемой локальной области ткани источники излучения, имеющие лучшие проникающие возможности. Экспериментальные исследования проникающей возможности света различных диапазонов спектра в ткани человека показывают, что область удаленная от поверхности ткани на расстояние 1-4 мм достижима для светово- rd излучения от синего света до инфракрасного,

В качестве фотоэлемента 6 в спектрофо- тометрическом датчике могут быть использованы фотодиоды из номенклатуры, имеющие минимальные линейные размеры при достаточных показателях чувствительности, например, ФД115Л и ФДК-071.

В качестве источников света, выбираются из номенклатуры светодиоды с минимальными размерами и максимальной мощностью излучения в заданном диапазоне, например, кристаллы КИПДОЗА-1К-5,

КИПДЗА-1Ж-5. КИПДОЗА-1Л-5 (ТУ аАО.336.588), ЗЛ136А-5 (ТУ аАО.339.493) с максимумами излучения на длинах волн соответственно 650, 583, 565, 830 нм.

Перегородка 3 выполняется минимальной толщины (0,1-0,3 мм). Линейные размеры (длина) фотоэлемента (1,0-2,0 мм), кристаллов светодиодов (0,35-0,5 мм каждый) задают минимальные размеры базового отрезка АВЗ, который определяет

габариты всего спектрофотометрического датчика. Максимальные размеры базового отрезка АВ ограничены углом который должен превышать угол Брюстера для материала прозрачной смолы: р у в. Тонкостенная металлическая трубка диаметром 0,6-1,0 мм экранирует выходной сигнал фотоприемника 6 от помех и наводок.

Конструкция залита прозрачной нетоксичной смолой,

Спектрофотометрический датчик функционирует следующим образом.

Предварительно определяется траектория введения спектрофотометрического датчика для чего используют, например,

стереоскопический атлас. В соответствии с выбранной траекторией датчик вводят в ткань.

Датчик работает в импульсном режиме. Импульс тока прямоугольной формы видеоимпульс - подается на светодиод, который генерирует световой поток, пропорциональный величине тока. Отраженный от ткани свет принимается фотоприемником 6, который генерирует в проводниках 8 ток,

пропорциональный принятому световому потоку, за счет чего определяется отражательная способность исследуемой ткани в данном диапазоне. Спектрофотометрический датчик обеспечивает излучение светодиодов 7t,72,...,7n последовательно в различные моменты времени при работе на общий фотоприемник 6, что уменьшает погрешность измерения отражательной способности ткани. Конструкция датчика

(расположение источников света 7i,27П

и фотоэлемента 6) обеспечивает проникновение излучения различных длин волн 8 одну локальную область и фиксацию отраженного излучения фотоэлементом б. Тем

самым обеспечивается раздельное исследование каждой локальной области излучением различных участков спектра,

Исследованию при помощи спектрофо- тометрического датчика подвергались ткани головного мозга (интраоперационно).

В таблице представлены коэффициенты отражения светового излучения.

Для устранения влияния на показания расстояния до ткани характеристики измерялись в непосредственном контакте спектрофотоэлектрического датчика с тканью.

Предлагаемая конструкция датчика позволяет получить разрешающую способность датчика 1-3 мм в зависимости от типа используемых светодиодов, фотоэлементов и мощности излучения.

-/

Составитель Ю. Ильиных Редактор Н. ХимчукТехред М.МоргенталКорректор З.Салко

Заказ 2542 Тираж ,Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Формула изобретения Спектрофотоэлектрический датчик, содержащий корпус с отверстием, в котором размещены источники света и фотоэлемент, герметизированные прозрачной смолой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности диагностики за счет измерений в широком диапазоне длин .волн излучения, в корпусе, выполненном в

виде наружной трубки, установлено несколько источников света, расположенных на внутренней трубке и отделенных изолирующей непрозрачной перегородкой от фотоэлемента, фотоэлемент и источник света

установлены на одной оси вдоль внутренней трубки на токопроводящих шинах с угловыми выступами, причем перпендикулярны, восстановленные к площадкам угловых выступов, пересекаются на расстоянии 1-4 мм

от боковой поверхности корпуса.